Klimasensible Wassermengensteuerung und Wassergüteregelung

Wie können Wassermenge und Wassergüte der Oranienburger Gewässer klimasensibel gesteuert werden?

In diesem Teilprojekt ermitteln die Lokale Agenda 21 Oranienburg e. V. und das Institut für angewandte Gewässerökologie gemeinsam die analytischen Grundlagen zu Wasserdargebot, Wassergüte, Nutzung und Nutzern sowie Klimaszenarien. Daraus leiten sie mögliche Konfliktpotenziale ab, entwickeln geeignete Strategien zur Veränderung der Abflüsse nach Menge und Güte und unterbreiten Vorschläge zur Lösung von Konflikten.

Historische Klimaentwicklung der Region ab 1950

Im Umfeld von Oranienburg sind verschiedene  Messstationen des DWD vorhanden. Nach Aussage des PIK Potsdam ist die Station Zehdenick am ehesten für den Raum Oranienburg repräsentativ. Diese wurde ausgewertet.

Die Berlin nahen Messstationen Marwitz, Stolpe und Buch sind aufgrund des starken Einflusses der Großstadt ungeeignet.

Temperatur

Die nachfolgende Abbildung zeigt die Entwicklung der Jahresmittelwerte der Temperatur von 1949 bis 2015. In rot ist der lineare Trend  über den gesamten Beobachtungszeitraum dargestellt. Dieser weist einen Anstieg von fast 1,5 C aus. Betrachtet man den Zeitraum bis 1992 so ergibt sich praktisch kein Trend. Ab 1992 kommt es zu einem sprunghaften Anstieg der Temperatur. Ab 1992 zeigt sich dann wieder ein ansteigender Trend.

Abbildung:        Jahresmitteltemperatur Station Zehdenick 1949 bis 2015

Niederschlag

Die Jahressummen des Niederschlags von 1951 bis 2015 weisen eine relativ geringe Abnahme um ca. 10 mm aus. Betrachtet man das Winter- und Sommerhalbjahr separat ergibt sich: beim Trend für den Niederschlag im Winterhalbjahr zeigt sich ein Anstieg um ca. 15 mm, im Sommer eine Abnahme um 16 mm.

Klimatische Wasserbilanz (Differenz Niederschlag minus potentielle Verdunstung)

Basierend auf Daten des DWD (bereitgestellt vom PIK sowie eigenen Recherchen) wurde von Dr. Dannowski (ehemals ZALF Müncheberg) der Jahresgang der klimatischen Wasserbilanz grundsätzlich für Zehdenick ermittelt.

Bis 2003 ist die klimatische Wasserbilanz weitgehend positiv. Ab ca. 2000 wird sie zunehmend negativ. Seit 2000 ergibt sich ein Defizit der klimatischen Wasserbilanz von ca. 600 m (Niederschlag eines Kalenderjahres). Die Ursache liegt in erster Linie im Anstieg der Temperatur.

Grafiken zu Niederschlag und klimatischer Verdunstung finden Sie unter Klima_Zehdenick_bis_2015.

Projektion Klimawandelszenarien

Vom Potsdam Institut für Klimafolgenforschung PIK wurden Modellsimulationen für drei globale  Klimamodelle aus dem 5. Assessment Report des IPCC (Intergovernmental Panel on Climate Change) zur Verfügung gestellt. Zufällig trifft die Halbgrad-Rasterzelle mit dem Mittelpunkt 52°45’N 13°15’E genau die „Innenstadt“ von Oranienburg!

GFDL-ESM2M (https://www.gfdl.noaa.gov/earth-system-model ):  Modell des Geophysical Fluid Dynamics Laboratory, Princton University

IPSL  (http://icmc.ipsl.fr/): Climate Modeling Centre, Paris

NorESM1-M (http://catalogue.ceda.ac.uk/uuid/753310df96fa4d9ca74dd33b19bdf330 ): Earth Systems Model Norwegian Climate Center

Mit allen drei Modellen wurden die folgenden Szenarien für unterschiedliche Temperaturentwicklungen im 21. Jahrtausend gerechnet (RCP Radiative Concentration Pathways):

Projektion 2046-2065

Anstieg Temperaturmittel K (wahrscheinliche Spanne)

2081-2100

Anstieg Temperaturmittel K (wahrscheinliche Spanne)

RCP2.6 1,0 (0,4 to 1,6) 1,0 (0,3 to 1,7)
RCP4.5 1,4 (0,9 to 2,0) 1,8 (1,1 to 2,6)
RCP6.0 1,3 (0,8 to 1,8) 2,2 (1,4 to 3,1)
RCP8.5 2,0 (1,4 to 2,6) 3,7 (2,6 to 4,8)

 

Die Temperaturprojektionen sind relativ zum späten 20. Jahrhundert, frühen 21. Jahrhundert (1986-2005). Sie können zu Referenzperioden 1850-1900 oder 1980-1999 konvertiert werden, bei Addition von 0,61 bzw. 0,11 °C.

Zur Verfügung standen u.a. Tageswerte der Temperatur und des Niederschlags  der Reihe 2006 bis 2099. Ausgewertet wurde der Zeitraum 2006 bis 2065. Ausgewertet wurden die Jahresmittelwerte der Temperatur sowie die Jahressummen des Niederschlags und die Jahressummen des Niederschlags für das Sommerhalbjahr April bis Sept.

Deutlich wird in allen Projektionen erwartungsgemäß der Temperaturanstieg. Beim Niederschlag sind die projizierten Veränderungen weniger deutlich. Beim Niederschlag der Sommermonate ist z. T.  ein leichter Abfall zu erkennen.

Die Ergebnisse sind als Ganglinien in dem Zusammenfassung_Szenarien dargestellt. Die linke Spalte (a) zeigt die Entwicklung der Jahresmitteltemperatur, die rechte (b) die Niederschlagsentwicklung. Jeweils mit dargestellt ist der entsprechende lineare Trend.

Gleichfalls im Bericht dargestellt sind tabellarische / grafische Zusammenfassungen der Ergebnisse

Zur Entwicklung der Grundwasserstände im Umfeld das Grabowsees

Die folgende Tabelle gibt eine Übersicht der verfügbaren / ausgewerteten Daten (Quellen: LfU, WSA Eberswalde und Stadtwerke Oranienburg).

Tabelle 1: Relevante Grundwassermessstellen im Untersuchungsgebiet

Ausgewertet wurde in Form von Ganglinien der Grundwasserstände, gruppiert nach Standortsbereichen, z. B. das nahe Umfeld des Grabowsees. Nachfolgend die diesbezgl. Auswertung.

Abb. 1: GW-Stände in der Nähe des Grabowsees ab 2000

Eine komplette Auswertung der Daten finden Sie hier .

 

Eine Auswertung aller verfügbaren Wasserstände und Abflüsse für den Zeitraum 2000 bis 2016 (hydrologische Jahre) ist in Link gegeben.

Ein signifikanter Trend der Abflüsse ist nicht erkennbar. Allerdings sind die Abflüsse ab 2011 stärker zurückgegangen. In dieser Zeit kam es auch zu einer Häufung von Niedrigwasserabflüssen . Eine vergleichbare Periode gab es schon von 2002 bis 2004.  Auch bei den Wasserständen ist kein signifikanter Trend der Abflüsse ist nicht erkennbar. Allerdings sind die Wasserstände  ab 2011 stärker zurückgegangen.

Die Europäische Wasserrahmenrichtlinie fordert, dass Gewässer den „guten ökologischen

Zustand“ erreichen. Die häufigsten Ursachen für das Nichterreichen dieses Ziels sind:

Belastung durch Nährstoffe, meist aus der Landwirtschaft, Schwermetalle, Giftstoffe,

Degradation der Gewässer durch Verbauung und Begradigung, Wehre, hohe Wassertemperatur, Wasserstandsabsenkung.

Für die Beurteilung der Wasserqualität im Rahmen des Projekts FOWAKS wird das bekannte Saprobiensystem nicht angewendet, da die Voraussetzungen für die Bestimmung des Vorkommens und der Häufigkeit saprobionter Organismen nicht gegeben sind.

Stattdessen wird ein Index benutzt, zu dessen Berechnung chemische und physikalische Daten der Wasserprobe herangezogen werden. Die Vorgehensweise und Ergebnisse für das Jahr 2017 sind in Link dargestellt.

Seit dem Extremregenereignisse Ende Juni / Anfang Juli 2017 sind die Grundwasserstände speziell auch im Raum Oranienburg-Süd stark angestiegen, was zu verstärkten Kellervernässungen führte. Als eine Ursache der Vernässungen in Nähe des Oranienburger Kanals wird der Oranienburger Kanal vermutet.

Um Ursachen und Wirkungen abzuklären, wurden verfügbare Messungen an Grundwasser und Oberflächenwasser der letzten Jahrzehnte beschafft und ausgewertet.

Die Ergebnisse finden Sie hier.

Langzeitige Entwicklung der Grundwasserstände

Alle Messstellen zeigen einen abfallenden Trend (bis zu 20 cm ab 1978), trotz zwischenzeitlich ausgeprägter Starkniederschlagsperioden. Gut erkennbar sind die Nässeperioden 2002, 2008, 2011 und 2017.

Entwicklung der Grundwasserstände im hydrologischen Jahr 2017

Bei der Auswertung ist zu beachten, dass im Mittel nur eine 1-wöchige Messfrequenz gegeben ist. Alle Messstellen zeigen aber den erwarteten starken Anstieg ab Ende Juni 2017.

Am stärksten mit > 1 m kurzfristigen Anstieg reagiert die Messstelle in Oranienburg Süd. Anfang Juli. Nach einem Monat fallen die Grundwasserstände relativ schnell wieder ab.

Die bisher betrachteten Messstellen liegen in der Havelniederung. Die Havel als Vorfluter entwässert.

Ähnlich reagieren die Messstellen Borgsdorf-Süd, allerdings mit „nur“ ca. 60 cm Anstieg.

Im Gegensatz erreichen die Messstellen Lehnitz-Borgsdorf mit ca. 80 cm Anstieg die Höchstwerte erst nach ca. 2 Monaten. Diese Messstellen liegen bereits auf der Barnim-Hochfläche.

Den geringsten und vergleichsweise langsamen Anstieg mit ca. 50 cm zeigen die Messstellen in Birkenwerde (auf der Hochfläche).

Oberflächenwasser-Grundwasser Oranienburg-Süd 

Havel: Der Wasserstand in der Havel wird stark durch die Staustufe Schleuse Spandau bestimmt. Der Wasserstand schwankt um max. um ca. 30 cm. Erkennbar ist der niedriger Sommerstau von März bis Sept. (Differenz Sommer – Winter 20 bis 25 cm). Nach dem Extremereignis Anfang Juli steigt der Pegel kurzzeitig um ca. 20 cm an.

Oranienburger Kanal: Der Wasserstand schwankt über das ganz Jahr nur gering um max. ca. 20 cm. Bemerkenswert ist, dass er auch während / nach dem Extremereignis mit höheren Abflüssen im Kanal keine signifikanten Wasserstandsänderungen gab.

Grundwasserstand Oranienburg-Süd: Der Grundwasserstand Oranienburg-Süd reagiert grundsätzlich ähnlich wie der Wasserstand in der Havel, aber stärker. Erkennbar ist die Abhängigkeit zum Stau in Spandau. Eine Abhängigkeit vom Wasserstand im Oranienburger Kanal ist nicht erkennbar. Allerdings standen keine Grundwassermessstellen in Kanalnähe zur Verfügung. Von der Brandenburgische Boden Gesellschaft für Grundstücksverwaltung und –verwertung mbH wurde jetzt die Genehmigung erteilt, eine kanalnahe Messstelle in Kanalnähe zu erfassen. Dies wird in den kommenden Wochen realisiert.

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